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敬请参阅最后一页特别声明 -1- 证券研究报告 2022 年 7 月 7 日 行业研究 安全稳定、寿命长，钒电池长时储能空间广阔 全钒液流电池行业深度报告 钒行业 全钒液流电池具备安全性高、扩容性强、循环寿命长、全生命周期成本低等优点，是目前商业化较为成熟的液流电池，在长时储能领域大有可为。 优点1：安全性高、易扩容。锂电池易发生内部短路而导致自燃，2011-2022 年4 月，全球 34 起储能电站爆炸事件中锂电池占 32 起。而全钒液流电池电解质离子存在于水溶液中，不会发生热失控、燃烧和爆炸；同时，电堆、电解液相独立，可通过增大电堆功率和电解液来提高储电量，可扩展于百兆瓦级储能电站。 优点 2:循环寿命长、易回收，全生命周期成本低。钒电池寿命长，循环次数可达 10000-20000 次；由于钒在电解液仅发生价态变化，基本可以完全回收。钒电池全生命周期成本在 0.3-0.4 元/Wh，已经低于锂电池（0.5 元/Wh）。 优点3：钒资源自主可控。截至 2021 年底，中国钒资源储量占全球 39%，产量占全球 68%，均处全球第一。而锂资源中国储量占比仅 7%，资源集中于智利（41%）、澳大利亚（25%）、阿根廷（10%）。 缺点1：初装成本高为最大缺点。目前钒电池项目投资成本集中在3.8-6.0元/Wh，是目前锂电池储能电站的投资成本（约 1.8 元/Wh）的 2 倍以上。 缺点2：钒电池高速增长或拉动钒价上涨。假设 2026 年钒电池在新型储能中占比 20%，在保守和理想两种情形下，V2O5的消耗量约 11.6 万吨和 18.5 万吨（4小时储能时长）。而 2021 年中国 V2O5产量约 13.1 万吨；若钒资源开发力度不及预期，钒电池大规模应用将拉动钒价上涨，进一步抬升电解液成本。 缺点3：能量密度低、能量转换效率低于锂电池。全钒液流电池能量密度较低，仅为 12-40Wh/kg，低于锂电池的 80-300Wh/kg。钒电池需要用泵来维持电解液的流动，因此其损耗较大，能量转化效率为 70-75%，低于锂电池（90%）。 钒电池在长时储能潜力巨大。麦肯锡预计 2025 年全球长时储能（8 小时以上）累计装机量将达到 30-40GW，2040 年将达到 1.5-2.5TW（是目前全球储能系统装机量的 8-15 倍）。全钒液流电池示范项目运行多年、产业链逐步成型、全生命周期成本低，是目前商业化较为成熟的液流电池，预计将在长时储能应用广泛。Guidehouse Insights 预计到 2031 年，全球钒电池每年新增装机量将达到32.8GWh（2022 年预计约 1.6GWh），2022-2031 年复合增长率 41%。 补贴和鼓励资源开发，技术驱动降本，钒电池有望高速增长。政策方面可通过补贴来降低初装成本，提高拥有钒钛磁铁矿的钢铁公司产能、加强钒资源开发来扩大钒供给。技术进步及国产材料替代还将进一步降低钒电池成本。2021 年钒电池在国内新型储能中装机占比不到 1%，目前已有多个钒电池项目在建，我们预计 2026 年中国钒电池年新增装机量达 3.0GW 和 4.7GW（假设钒电池在新型储能中占比20%，保守和理想情况），2021-2026年复合增长率分别为42%和56%。投资建议：我们认为钒电池在储能领域空间广阔，首次给予钒行业“增持”评级。推荐拥有丰富钒资源且逐步布局钒电池产业链的攀钢钒钛，建议关注河钢股份。 风险分析：资源开发不及预期导致钒价上涨风险，技术更新带来的降本不及预期。 重点公司盈利预测与估值表 证券代码 公司名称 股价（元） EPS（元） PE（X） 投资评级 21A 22E 23E 21A 22E 23E 000629.SZ 攀钢钒钛 4.18 0.15 0.20 0.24 27 21 17 增持 资料来源：Wind，光大证券研究所预测，股价时间为 2022-07-01 增持（首次） 作者 分析师：王招华 执业证书编号：S0930515050001 021-52523811 分析师：方驭涛 执业证书编号：S0930521070003 021-52523823 行业与沪深 300 指数对比图 - 2 9 %- 9 %12%32%52%0 5 /2 1 0 8 /2 1 1 1 /2 1 0 2 /2 2钢铁行业 沪深 300 资料来源：Wind 要点 敬请参阅最后一页特别声明 -2- 证券研究报告 钒行业 投资聚焦 全钒液流电池储能项目逐步进入大规模商业化的落地期，我们看好钒电池在长时储能领域的推广空间。 我们的创新之处 本篇报告分析对比了当下全钒液流电池与锂电池在储能领域的成本情况。同时，着重分析了长时储能的装机需求，钒电池作为较为成熟的液流电池路线在长时储能领域应用空间广阔。 同时，我们预测了国内钒电池装机情况。考虑 2021 年以来有多个钒电池项目在建，我们预计 2026 年中国钒电池年装机量可达 3.0GW和 4.7GW（假设钒电池在新型储能领域占比 20%，保守和理想情况），2021-2026 年复合增长率分别为 42%和 56%。 股价上涨的催化因素 钒电池在储能领域的大范围推广在即，后续项目推进以及政策层面的支持和鼓励政策出台。 投资观点 全钒液流电池因其具备安全性高、扩容性强、循环寿命长、全生命周期成本低的优势能够符合储能快速发展对产品的要求，能够有效弥补锂电池储能在安全方面的不足。同时，钒电池储能项目目前已经有多个示范项目安全稳定运行多年，产业链配套已经逐步完善，随着技术进步和国产化材料的逐步替代，钒电池成本仍有进一步下降空间。 我们认为钒电池作为商业化较为成熟的液流电池，在储能领域大有可为，尤其是长时储能领域，首次给予钒行业“增持”评级。推荐拥有丰富钒资源且逐步布局钒电池产业链的攀钢钒钛，建议关注河钢股份。 敬请参阅最后一页特别声明 -3- 证券研究报告 钒行业 目 录 1、 钒电池优点：安全性高、全生命周期成本低、资源自主可控 . 6 1.1、 安全性高、易扩容是最大优点 . 6 1.2、 循环寿命长、基本全回收，全生命周期成本低 . 7 1.3、 中国钒资源产储量全球第一，自主可控 . 8 2、 钒电池缺点：初装成本为最大制约 . 10 2.1、 钒电池初装成本为锂电池2倍以上 . 10 2.2、 钒电池快速发展或拉动钒价上涨 . 11 2.3、 能量密度、转换效率低于锂电池，耗材维护要求高 . 13 3、 潜力：长时储能是极佳用武之地 . 14 3.1、 长时储能是实现“双碳”目标的关键之一 . 14 3.2、 液流电池在长时储能领域应用空间巨大 . 16 3.3、 钒电池在液流电池中商业化速度更快 . 18 4、 破局：政策推动和技术进步降本 . 19 4.1、 政策支持是发展钒电池重要推动力 . 19 4.2、 技术进步有望继续降低成本 . 19 5、 钒供需：中国产储量第一，钢铁为最大需求 . 21 5.1、 供给：中国钒储量、产量位居全球第一 . 21 5.2、 钒的应用：钢铁领域应用占比90%以上 . 24 5.3、 钒价走势复盘：近十年均价10.8万元/吨 . 25 6、 钒电池相关公司 . 26 6.1、 钒电池领先公司：大连融科、北京普能等 . 27 6.2、 攀钢钒钛（000629.SZ）：钒产品产量全球第一，逐步切入钒电池业务 . 27 6.3、 河钢股份（000709.SZ）：钒产品产能国内第二大，钒电解液批量生产 . 31 6.4、 西部矿业（601168.SH）：石煤提钒新工艺已经实现投产. 31 6.5、 安宁股份（002978.SZ）：拥有丰富钒钛磁铁矿资源 . 32 6.6、 国网英大（600517.SH）：旗下武汉南瑞全面掌握钒电池技术 . 32 6.7、 中国广核（003816.SZ）：旗下中广核新能源已承接大型钒电池项目 . 32 6.8、 上海电气（601727.SH）：钒电池业务拥有多项知识自主核心产权 . 33 7、 风险分析 . 33 敬请参阅最后一页特别声明 -4- 证券研究报告 钒行业 图目录 图1：钒电池工作原理图 . 6 图2：2021年全球锂资源储量分布（%） . 9 图3：2021年全球钒资源储量分布（%） . 9 图4：2021年全球锂资源产量各国占比（%） . 9 图5：2021年全球钒资源产量各国占比（%） . 9 图6：2021年全球不同类型储能系统累计装机规模占比 . 11 图7：2021年全球不同类型新型储能系统累计装机规模占比 . 11 图8：2021年中国不同类型储能系统累计装机规模占比 . 11 图9：2021年中国不同类型新型储能系统累计装机规模占比 . 11 图10：中国新型储能累计投运规模预测（2022-2026）（单位：GW） . 12 图11：长时储能对新能源发电的调节作用 . 14 图12：全球长时储能累计装机量预测. 15 图13：全球长时储能累计储能容量预测 . 15 图14：8-24小时和24 小时以上长时储能装机占比变化 . 16 图15：8-24小时和24 小时以上储能容量占比变化 . 16 图16：抽水蓄能、压缩空气储能、液流电池更适用于长时大容量储能 . 17 图17：Guidehouse Insights预计2031年全球钒电池装机量将达到32.8GWh . 18 图18：钒电池结构 . 19 图19：钒电池成本构成 . 19 图20：锂离子电池成本下降曲线（美元/KWh） . 20 图21：宁德时代历年电池生产成本变化（元/KWh） . 20 图22：杜邦质子交换膜零售单价近2万元/平方米 . 20 图23：钒产业链 . 21 图24：中国主要钒资源分布（2020年） . 22 图25：全球钒产品原料结构（2020）. 23 图26：中国钒产品原料结构（2020）. 23 图27：全球主要产钒国家的生产工艺. 23 图28：中国钒产品龙头企业产能（2021年） . 24 图29：全球钒制品需求用量结构（%）. 25 图30：中国钒制品需求用量结构（%）. 25 图31：全球五氧化二钒价格（1995-2021） . 26 图32：五氧化二钒价格走势（万元/吨） . 26 图33：攀钢钒钛2017-2021年营业收入与归母净利润 . 28 图34：2017-2021年公司钛白粉产能产量（万吨） . 28 图35：2017-2021年公司钒产品（以 V2O5计）产能产量（吨） . 28 敬请参阅最后一页特别声明 -5- 证券研究报告 钒行业 表目录 表1：2011-2022年全球储能爆炸事件汇总 . 7 表2：钒电池与锂电池单位投资成本及全生命周期成本对比 . 8 表3：钒和锂的资源、产量以及中国数据对比（2021年） . 8 表4：全钒液流电池电站项目信息及成本计算 . 10 表5：2021年储能EPC中标项目信息汇总 . 10 表6：国内近两年主流钒电池落地项目一览 . 13 表7：2026年钒电池装机量及五氧化二钒用量预测敏感性测算 . 13 表8：不同电化学储能电池的优劣对比 . 17 表9：液流电池路线的特点对比 . 18 表10：全球主要钒龙头企业产能及产品概况（2020年） . 24 表11：钒产品主要应用领域 . 25 表12：钒电池及钒资源相关上市公司. 26 表13：攀钢钒钛收入拆分（亿元、%）. 30 表14：攀钢钒钛可比公司估值比较 . 30 表15：攀钢钒钛盈利预测与估值简表. 31 敬请参阅最后一页特别声明 -6- 证券研究报告 钒行业 1、 钒电池优点：安全性高、全生命周期成本低、资源自主可控 1.1、 安全性高、易扩容是最大优点 全钒液流电池，是一种以金属钒离子为活性物质的液态氧化还原可再生电池。全钒液流电池是以+4、+5 价态的钒离子溶液作为正极的活性物质，以+2、+3 价态的钒离子溶液作为负极的活性物质，分别储存在各自的电解液储罐中。在对电池进行充、放电时，正负极电解液在离子交换膜两侧进行氧化还原反应。同时，通过电堆外泵的作用，储液罐中的电解液不断送入正极室和负极室内，以维持离子的浓度，实现对电池的充放电。 充放电过程中，主要是依靠电解液中 H+ 在离子膜上的定向移动形成电流回路。全钒液流电池在电堆内部发生氧化还原反应，其化学反应方程式为(正向充电，反向放电) ： 正极：VO2+ + H2O - e- VO+2+2H+ 负极： V3+ + e- V2+ 图 1：钒电池工作原理图 资料来源：融科储能官网，光大证券研究所 液流电池的工作原理决定了其是目前电化学储能技术路线中安全性较高的技术路线。与锂电池不同的是，液流电池的电解液与电堆是相分离的，由于全钒液流电池电解质离子存在于水溶液中，不会发生热失控、过热、燃烧和爆炸。同时，钒电池支持频繁充放电，每天可实现充放电数百次，液态的电解液使得过充过放也不会造成爆炸和电池容量下降。 锂电池储能安全问题频发 由于锂离子电池的能量密度占优以及成本的不断下降，近几年锂电池在储能领域迅速推广，但与此同时，锂电池储能爆炸的事故也在增加。根据我们的统计，2011-2022 年 4 月全球共计发生 34 起储能电站爆炸事件，其中，日本 1 起、比利时 1 起、中国 3 起、美国 4 起、韩国 25起。从爆炸的电池类型来看，仍以锂电池为主，合计 32 起，占比 94%，剩余为美国 1 起铅酸电池，日本 1 起钠硫电池；而 2017 年以来的储能爆炸事件均为锂电池爆炸。 敬请参阅最后一页特别声明 -7- 证券研究报告 钒行业 锂电池储能爆炸的主要原因是储能对电池的容量较电动车的需求明显增大，而锂离子电池很容易发生电池内部的短路而导致自燃，且电池本身的设计以及外界的电、热干扰都会影响到储能系统的安全性。随着锂电池数量的增加，起火概率增加。 表 1：2011-2022 年全球储能爆炸事件汇总 时间 地点 容量（MWh) 电池类型 运行时间 时间 地点 容量（MWh) 电池类型 运行时间 2011.09 日本 - 钠硫电池 - 2018.11 韩国/忠南 1.2 三元锂 11 个月 2012.08 美国 20.0 铅酸电池 6 个月 2018.11 韩国/忠北 4.2 三元锂 11 个月 2017.05 中国/山西 - 三元锂 - 2018.11 韩国/庆南 1.3 三元锂 7 个月 2017.08 韩国/全北 1.5 三元锂 - 2018.12 韩国/忠南 9.3 三元锂 1 年 2017.11 比利时 - 锂电池 - 2018.12 韩国/江原 2.7 三元锂 1 年 2018.05 韩国/庆北 8.6 三元锂 1年 10 个月 2019.01 韩国/庆南 3.3 三元锂 10 个月 2018.06 韩国/全南 14.0 三元锂 2年 5个月 2019.01 韩国/全南 5.2 三元锂 1年 2个月 2018.06 韩国/全南 19.0 三元锂 6 个月 2019.01 韩国/全北 2.5 三元锂 9 个月 2018.07 韩国/全南 3.0 三元锂 7 个月 2019.01 韩国/蔚山 46.8 三元锂 7 个月 2018.07 韩国/庆南 9.7 三元锂 1年 7个月 2019.04 美国/亚利桑那州 2.0 三元锂 2 年 2018.07 韩国/世宗 18.0 三元锂 - 2019.05 韩国/庆北 3.7 三元锂 2年 3个月 2018.08 中国/江苏 - 磷酸铁锂 - 2019.05 韩国/全北 1.0 三元锂 1 年 2018.09 韩国/忠北 6.0 三元锂 8 个月 2021.04 韩国/忠南 - 三元锂 - 2018.09 韩国/忠南 6.0 三元锂 - 2021.02 美国/加州 1200.0 4 个月 2018.09 韩国/济州 0.2 三元锂 4 年 2021.04 中国/北京 25.0 磷酸铁锂 - 2018.10 韩国/京畿 17.7 三元锂 2年 7个月 2021.07 澳大利亚/维多利亚州 450.0 锂电池 测试 2018.11 韩国/庆北 3.7 三元锂 9 个月 2022.01 韩国 1.5 三元锂 - 资料来源：阳光工匠光伏网，光大证券研究所（截至 2022年4月底） 相较于锂电池，全钒液流电池本身的水基电解质特性使得其不会发生燃烧和爆炸。钒电池在水溶液中使用化学反应可逆的钒离子，其功能与电极结构无关，所以即使在大电流下也非常灵活，过充也没有安全问题。另一方面，全钒液流电池的功率和容量相互独立，功率由电堆的规格和数量决定，容量由电解液的浓度和梯级决定。通过增加钒电解液的容量即可以做到容量的扩充，因此可以做到在大容量装机规模上依然是安全的。 功率和容量相互独立，扩容性强 钒电池的电堆作为发生反应的场所与存放电解液的储罐分开（见图 1），从根本上克服了传统电池的自放电现象。功率只取决于电堆大小，容量只取决于电解液储量和浓度，设计灵活。当功率一定时，要增加储能容量,只需要增大电解液储罐容积或提高电解液体积或浓度即可，而不需改变电堆大小。 同时，可通过增大电堆功率和增加电堆数量来提高功率，通过增加电解液来提高储电量，便于实现电池规模的扩展，可用于建造千瓦级到百兆瓦级储能电站，适应性很强。 1.2、 循环寿命长、基本全回收，全生命周期成本低 钒电池循环寿命长 钒电池的正、负极活性物质分别存在于正、负极电解液中，充放电时无其他电池常有的物相变化，可深度放电而不损伤电池；在充放电过程中，作为活性物质的钒离子仅在电解液中发生价态变化，不与电极材料发生反应，不会产生其他 敬请参阅最后一页特别声明 -8- 证券研究报告 钒行业 物质，经长时间使用后，仍然保持较好的活性。因此，钒电池电池使用寿命长。全钒液流电池充放电循环次数在 10000 次以上，部分可达 20000 次以上。 钒电池全生命周期成本已经低于锂电池 目前钒电池储能的初装成本高，但由于钒电池循环寿命长，从全生命周期来看，钒电池储能的成本低于锂电池成本。我们对具备完整投资数据的钒电池项目和锂电池储能项目的成本进行了对比。若按全生命周期计算，钒电池的成本在0.3-0.4 元/Wh，已经低于锂电池的成本（0.5 元/Wh左右）。 表 2：钒电池与锂电池单位投资成本及全生命周期成本对比 国家电投湖北100MW/500MWh 全钒液流电池项目 伟力得新疆阿瓦提全钒液流储能电站7.5MW/22.5MWh项目 湖南儒林 100MW/200MWh 储能示范电站 中标/开工时间 2021.8 2020.5 2021.4 容量（MWh） 500.0 22.5 200 总投资（亿元） 19.0 1.4 4.2 单位投资成本（元/Wh） 3.8 6.0 2.1 循环次数 12000 15000 4000 全生命周期成本（元/Wh） 0.32 0.40 0.53 资料来源：北极星储能网，光大证券研究所测算（截至 2022.4.27） 同时，在电池寿命到期后，钒电解质溶液可以回收再次利用。电解质溶液的成本占储能系统总成本的 40%（见图 19），储能系统报废后，残值较高。 钒电池在长时间储能上的全生命周期成本已经具备竞争力。而且，钒电池仍处于产业化的初期，技术进步和规模化应用以后成本仍有进一步降低空间。 1.3、 中国钒资源产储量全球第一，自主可控 从资源的角度来看，不同于锂电池，中国锂原料对外依赖度较高，钒储量及产量中国处全球第一，发展钒电池所需的资源可以实现自主可控。 表 3：钒和锂的资源、产量以及中国数据对比（2021 年） 锂 钒 资源储量中国占比（%） 7% 39% 资源储量占比较大的前三国家 智利（41%）、澳大利亚（25%）、阿根廷（10%） 中国（39%）、澳大利亚（25%）、俄罗斯（21%） 矿产量中国占比 13% 68% 矿产量最大的国家 澳大利亚（53%） 中国（68%） 全球资源静态开采年限（年） 214 212 资料来源：USGS 2022，光大证券研究所 资源储量对比：钒资源中国居全球第一，锂资源集中于南美和澳洲 锂：储量集中在南美和澳洲，中国储量占比 7%。据USGS数据统计，截至2021年底，智利、澳大利亚、阿根廷三国锂资源储量占比合计超过76%，中国锂资源储量约为 150万吨，占全球比重为6.7%，占比较低。 钒：储量集中在中国、澳洲、俄罗斯和南非，中国资源储量全球第一。据USGS统计，截至2021年底，全球钒金属储量6300 万吨，其中已认定符合当前采掘和生产要求的钒矿金属钒储量超过2400万吨，全球99%以上的钒矿储量集中在中国、澳大利亚、俄罗斯和南非四国；其中，中国钒矿储量约为 950万吨，占世界钒资源储量的39%，位居世界第一；澳大利亚、俄罗斯、南非占比分别为25%、21%和15%。 敬请参阅最后一页特别声明 -9- 证券研究报告 钒行业 图 2：2021 年全球锂资源储量分布（%） 图 3：2021 年全球钒资源储量分布（%） 资料来源：USGS 2022，光大证券研究所 资料来源：USGS 2022，光大证券研究所 钒锂产量对比：钒完全自给，锂高度依赖进口 中国锂盐产量全球占比 67%，资源高度依赖进口。据USGS，全球2021年锂矿产量折10.5万金属吨，其中澳大利亚的产量占全球的53%、智利产量占比25%，中国仅占13%。据安泰科统计，2021年中国锂盐产量合计约35.5万吨碳酸锂当量，占全球锂盐产量的67%，锂资源高度依赖进口。 中国钒产量全球占比 68%，资源可完全自给。全球生产钒的国家主要有中国、俄罗斯、南非和巴西。据 USGS 数据，2021 年全球钒产量为 10.7 万金属吨，其中中国产量 7.3万吨，占比68%；俄罗斯、南非和巴西钒产量分别为1.9万吨、0.9万吨和0.7 万吨，占比分别为18%、8%和 6%。 图 4：2021 年全球锂资源产量各国占比（%） 图 5：2021 年全球钒资源产量各国占比（%） 资料来源：USGS 2022，光大证券研究所 资料来源：USGS 2022，光大证券研究所 钒、锂静态可开采年限相当 据USGS统计，以2021年全球钒产量约10.7万金属吨（折19.1 万吨五氧化二钒），全球钒资源静态可开采年限约224年；以 2021年全球锂矿产量10.5万金属吨（55万吨碳酸锂当量）折算，全球锂矿资源静态可开采年限约 214年，二者基本相当。但考虑锂需求的高速增长，锂资源实际可开采年限或逐步降低。 敬请参阅最后一页特别声明 -10- 证券研究报告 钒行业 2、 钒电池缺点：初装成本为最大制约 2.1、 钒电池初装成本为锂电池2倍以上 钒电池目前最大的缺点是初装成本较高，是锂离子电池的 2 倍以上。我们根据已披露具体投资金额的钒电池项目进行了成本测算，项目总投资成本集中在3.8-6.0 元/Wh；其中，四小时储能系统成本集中在 3.8-4.8 元/Wh，2-3 小时储能系统成本略高，在 4.65-6 元/Wh，整体仍较锂电池高。 表 4：全钒液流电池电站项目信息及成本计算 中标/签约时间 项目名称 功率(MW) 容量（MWh） 承接单位 总投资 （亿元） 单价 （元/Wh） 2016 年11月 200MW/800MWh 大连液流电池储能调峰电站国家示范项目 200 800 大连融科 38 4.8 2020 年12月23日 伟力得新疆阿瓦提全钒液流储能电站项目 7.5 22.5 伟力得集团 1.36 6.0 2021 年3月 15 日 襄阳市高新区中广核 100MW/200MWh全钒液流储能电站项目 100 200 中广核新能源襄阳有限公司 10 5.0 2021 年8月 29 日 国家电投湖北100MW/500MWh全钒液流电池项目 100 500 国家电投湖北绿动中钒新能源有限公司 19.00 3.8 2021 年11月15日 杭锅集团崇贤厂区智慧储能电站项目 1 4 杭锅股份子公司智慧能源 0.16 3.9 2022 年4月 24 日 国家电投海阳储能电站 1 2 上海电气（安徽）储能科技贡献公司 0.93 4.65 资料来源：北极星储能网、天眼查，光大证券研究所（截至 2022 年 4 月底）注： 2020 年 12 月 23 日为伟力得新疆项目并网时间 2021 年锂价格的持续飙升导致锂储能项目初始投资额不断上升，储能锂电池单位投资成本已接近 2 元/Wh。如 2022 年 1 月底，英利智慧发布的保障性项目配套储能中标结果显示，中标最高单价为 1.77 元/Wh。据中关村储能产业技术联盟，储能系统的平均价格从 2021 年约 1.5 元/Wh 上升到 2022 年初的接近1.8 元/Wh，上涨了 20%，与上述英利智慧项目的中标价格基本相符合。 表 5：2021 年储能 EPC 中标项目信息汇总 时间 项目名称 功率(MW) 容量（MWh） 承接单位 总投资 （亿元） 储能单价 （元/Wh） 4月 15 日 国网时代福建吉瓦级宁德霞浦储能工程（一期）EPC 100 200 中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司、福建省亿力建设工程有限公司（联合体) 4.07 2.03 8月 18 日 三峡能源庆云储能电站示范项目EPC 100 200 山东电力工程咨询院有限公司 3.48 1.74 中国电建华东勘测设计研究院有限公司 3.42 1.71 中国能建山西省电力勘测设计院有限公司 3.47 1.74 9月 29 日 罗山配套储能系统、潢川配储能系统 EPC 4.4 8.8 远景能源有限公司 0.15 1.68 9月 29 日 华润电力原阳县风电配套储能系统 EPC 3 6 远景能源有限公司 0.09 1.57 9月 29 日 华润电力杞县分散式风电项目配储能系统EPC 3.4 6.8 远景能源有限公司 0.10 1.41 9月 30 日 华润财金山东东营源网储一体化项目一期储能系统EPC 50 100 许继电气股份有限公司 1.29 1.29 11月4 日 海华新能源（鄄城）有限公司鄄城100MW风电项目配套储能系统 10MW（20MWh）EPC 10 20 许继电气股份有限公司 0.32 1.60 上海融和元储能源有限公司 0.34 1.70 11月4 日 华润电力禹城一期风电项目储能系统EPC 20 40 许继电气股份有限公司 0.57 1.44 湘能楚天电力科技有限公司 0.60 1.50 11月15日 江西黄金埠公司储能项目一期工程项目 EPC 48 48 国能龙源电力技术工程有限责任公司 1.09 2.27 中国电建山东电力建设第一工程有限公司 1.06 2.21 12月7 日 佛山市诚德新材料有限公司分布式锂电池储能系统项目EPC 2 5.53 （主）深圳市科陆电子科技股份有限公司（成）四川陆纵电力设计有限责任公司 0.09 1.70 （主）深圳科士达科技股份有限公司（成）荆州市荆力工程设计咨询有限责任公司 0.09 1.69 （主）深圳市盛弘电气股份有限公司 （成）广东集明电力工程有限公司 0.09 1.70 资料来源：北极星储能网，光大证券研究所 敬请参阅最后一页特别声明 -11- 证券研究报告 钒行业 2.2、 钒电池快速发展或拉动钒价上涨 新型储能迅速增长，钒电池市场规模有望迅速提升 根据 CNESA于 2022 年 4 月发布的2022 年储能产业应用研究报告，截至 2021 年底，已投运的全球储能项目累计装机规模为 209.4GW，同比增长 9%。其中，规模最大的是抽水储能，累计装机规模约 180.5GW，占比 86.2%，较 2020年底下降 4.1 个百分点。 新型储能（除抽水蓄能和熔融盐储热储能以外的储能方式，包括锂离子电池、铅蓄电池、钠硫电池、压缩空气、液流电池、超级电容和飞轮储能等）累计装机规模为 25.4GW，同比增长 67.7%，占比 12.2%。新型储能中，锂离子电池仍占据主导地位，累计装机规模占比达 90.9%；压缩空气储能占比 2.3%，铅蓄电池占比 2.2%；钠硫电池占比 2.0%；液流电池占比为 0.6%。 图 6：2021 年全球不同类型储能系统累计装机规模占比 图 7：2021 年全球不同类型新型储能系统累计装机规模占比 资料来源：CNESA，光大证券研究所 资料来源：CNESA，光大证券研究所 2021 年底，中国累计装机功率 46.1GW，位居全球第一。其中，抽水蓄能装机规模 39.8GW，占比 86.3%；新型储能累计装机规模达 5729.7MW，占比12.5%，熔融盐储热累计占比 1.2%。 新型储能装机中，锂离子电池累计装机规模占比 89.6%，铅蓄电池累计装机规模占比 5.9%，压缩空气储能占比 3.2%，液流电池占比 0.9%，其他其他电化学储能（超级电容、飞轮储能）合计占比 0.4%。 图 8：2021 年中国不同类型储能系统累计装机规模占比 图 9：2021 年中国不同类型新型储能系统累计装机规模占比 资料来源：CNESA，光大证券研究所 资料来源：CNESA，光大证券研究所 敬请参阅最后一页特别声明 -12- 证券研究报告 钒行业 政策助力储能市场发展。国家发改委、国家能源局 2021 年 7 月发布关于加快推动新型储能发展的指导意见，在向碳达峰、碳中和目标前进的道路上，需要构筑安全高效、清洁低碳的能源体系。该指导意见指出，到2025年完成新型储能从商业化初期到规模化发展的转变，装机规模达到30GW以上，到2030年实现新型储能全面市场化发展。 图 10：中国新型储能累计投运规模预测（2022-2026）（单位：GW） 资料来源：CNESA 预测（2022.4.26），光大证券研究所 预计2026 年我国新型储能累计装机规模达到 48.5GW 和 79.5GW（分别为保守和理想情况）。据 CNESA 数据， 2021 年我国新型储能累计装机规模为5.73GW。据 CNESA 的预测，在保守场景下，到 2026 年新型储能累计规模达到48.5GW，2021-2026 年的复合年均增长率为 53.3%；理想场景下，累计装机将达到 79.5GW，2021-2026 年的复合年均增长率为 69.2%。 钒电池规模快速增长或拉动钒需求 2021 年为中国储能进入规模化发展的元年，据 CNESA 统计，2021 年规划、在建、投运 865 个、26.3GW 储能项目中，投运的百兆瓦级别项目仅 7 个，但规划在建的百兆瓦项目超过 70多个，首个百兆瓦压缩空气储能项目已经实现并网调试运行，百兆瓦级别的全钒液流电池项目也在建设当中。 据 CNESA统计，2021 年国内液流电池（基本为钒电池）在国内新型储能领域的渗透率达 0.9%，受益于资源、安全性、环保性和政策端的多重优势，随着多个大型钒电池项目的逐步落地，全钒液流电池的装机规模将实现跨越式增长。 敬请参阅最后一页特别声明 -13- 证券研究报告 钒行业 表 6：国内近两年主流钒电池落地项目一览 时间 项目 钒电池生产企业 时间 功率（MW） 容量（MWh） 2020年5月 上海电气盐城全钒液流电池储能电站示范项目 上海电气集团 先期投资6亿 100 400 2020年12月 新一代可焊接全钒液流电池（VFB）技术集成的 8 KW/80 KWh 和 15 KW/80 KWh 储能示范系统 中科院大连化物所，电解液由陕西五洲矿业股份有限公司提供 - 0.008、0.015 0.08 2021年2月 河北承德市东梁风电场丰宁森吉图全钒液流电池风储示范项目 河北丰宁建投新能源有限公司 2021 年3月报备公示 3 12 2021年3月 北京普能世纪湖北襄阳全钒液流电池集成电站项目 襄阳市政府、湖北平凡新能源、襄阳高新技术国有资本投资运营集团、VRB能源公司 2021年5月开始建设 100 500 2021年5月 宁夏伟力得200MW/800MWh电网侧共享储能电站项目 宁夏伟力得绿色能源有限公司 2021年底可实现一期投产 200 800 2021年12月 中广核100MW/200MWh全钒液流储能电站 中广核新能源襄阳有限公司（中国广核集团） 2021年12月开工建设 100 200 2021年12月 100MW/500MWh全钒液流储能电站 国家电投集团湖北分公司（国家电投湖北绿动中钒新能源有限公司） 预计2026年全部达产 100 500 资料来源：中国储能网，光大证券研究所（截至 2022年4月底） 按照保守、理想两种场景和钒电池在新型储能中 10%、20%、30%的渗透率测算，2026 年钒电池年装机量的范围是 1.48GW-7.06GW。取中值 20%计算，保守和理想两种情形下，年装机量分别为 2.96GW 和 4.71GW，按照单 GWh 电池消耗 5500 吨钒（折五氧化二钒 9821.4 吨）估算，2026 年对五氧化二钒的需求拉动约 11.61 万吨和 18.49 万吨（假设 4 小时储能时长）。而据 USGS，2021年中国金属钒产量折五氧化二钒产量约 13.1 万吨。若钒资源后续开发力度不及预期，或对钒价有明显的拉动，进而影响钒电池电解液成本。 表 7：2026 年钒电池装机量及五氧化二钒用量预测敏感性测算 不同渗透率 钒电池年装机量 （保守情况，GW） 钒电池年装机量 （理想情况，GW） 保守情况对应 V2O5用量（万吨） 理想情况对应 V2O5用量（万吨） 10% 1.48 2.35 5.81 9.24 20% 2.96 4.71 11.61 18.49 30% 4.43 7.06 17.42 27.72 资料来源：CNESA，光大证券研究所测算（储能时长假设 4 小时） 2.3、 能量密度、转换效率低于锂电池，耗材维护要求高 1）能量密度和转换效率偏低。全钒液流电池在运行过程中对环境温度要求较高，同时还需要用泵来维持电解液的流动，因此其损耗较大，能量转化效率低于锂电池，为 70-75%。受钒离子溶解度和电堆设计的限制，与其他电池相比，全钒液流电池能量密度较低，仅为 12-40Wh/kg（见表 8）。 2）耗材需适时维护。石墨极板要被正极液刻蚀，如果用户操作得当，石墨板能使用两年，如果用户操作不当，一次充电就能让石墨板完全刻蚀，电堆只能报废。在正常使用情况下，每隔两个月就要由专业人士进行一次维护，这种高频次的维护费钱、费力。 敬请参阅最后一页特别声明 -14- 证券研究报告 钒行业 3、 潜力：长时储能是极佳用武之地 3.1、 长时储能是实现“双碳”目标的关键之一 随着可再生能源的渗透率不断提升，储能时长需求也越来越长。长时储能（Long duration energy storage，LDES）目前没有明确的定义，美国能源部将长时储能定义为“至少连续运行 10 小时，使用寿命 15-20 年的储能系统”；而国内一般将大于 4 小时的储能即可称之为长时储能。 长时储能委员会给出的长时储能定义为：任何可以进行竞争性部署以长期存储能源的技术，并且可以经济可能地扩大规模以维持数小时、数天甚至数周的电力供应。存储能连的方式可以多种多样包括机械储能、热储能、化学储能或电化学储能。本文讨论以长时储能委员会与麦肯锡发布的Net-zero power:Long duration energy storage for a renewable grid报告中的 8 小时以上时长储能系统为长时储能的定义。 图 11：长时储能对新能源发电的调节作用 资料来源：前瞻产业研究院，光大证券研究所 我们认为在全球持续推进碳中和背景下，长时储能系统是实现“双碳”目标的关键之一。长时储能在可再生能源大力发展背景下，在增强储电能力、保障电力系统调峰和稳定运行以及极端情况电力补充方面发挥着重要作用。 1）增强储电能力：在双碳目标背景下，火力发电等传统化石燃料来源的能源占比将逐步降低，可再生能源（光伏、风能等）将逐步替代火电成为主力发电来源，长时储能作为可再生能源的配套建设意义重大。可再生能源的占比提升，使得发电的间歇性对电网的负面影响将逐步增大，电力储存的需求加大，建设长时储能系统的必要性增加。 敬请参阅最后一页特别声明 -15- 证券研究报告 钒行业 2）保障电力系统调峰和安全
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